We used environmental niche modelling along with the best available species occurrence data and environmental parameters to model habitat suitability for key cold-water coral and commercially important deep-sea fish species under present-day (1951-2000) environmental conditions and to forecast changes under severe, high emissions future (2081-2100) climate projections (RCP8.5 scenario) for the North Atlantic Ocean (from 18°N to 76°N and 36°E to 98°W). This dataset contains a set of terrain (static in time) and environmental (dynamic in time) variables were used as candidate predictors of present-day (1951-2000) distribution and to forecast future (2081-2100) changes. All predictor variables were projected with the Albers equal-area conical projection centred in the middle of the study area. The terrain variable depth was extracted from a bathymetry grid built from two data sources: the EMODnet Digital Terrain Model (EMODnet, 2018) and the General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO 2014; Weatherall et al., 2015). Slope (in degrees) was derived from the final bathymetry grid using the Raster package in R (Hijmans, 2016) and the Bathymetric Position Index (BPI) was computed using the Benthic Terrain Model 3.0 tool in ArcGIS 10.1 with an inner radius of 3 and an outer radius of 25 grid cells. In order to avoid extreme values, BPI was standardized using the scale function from the Raster package. Environmental variables of present-day and future conditions, including particulate organic carbon (POC) flux at 100-m depth (epc100, mg C m-2 d-1), bottom water dissolved oxygen concentration (µmol kg-1), pH, and potential temperature (°K) were downloaded from the Earth System Grid Federation (ESGF) Peer-to-Peer (P2P) enterprise system. The epc100 was converted to export POC flux at the seafloor using the Martin curve (Martin, Knauer, Karl, & Broenkow, 1987) following the equation: epc = epc100*(water depth/export depth)-0.858, and setting the export depth to 100 m. Near seafloor aragonite (Ωar) and calcite (Ωcal) saturation were also used as candidate predictors for habitat suitability of cold-water coral species. These saturation states were computed by dividing the bottom water carbonate ion concentration (mol m-3) by the bottom water carbonate ion concentration (mol m-3) for seawater in equilibrium with pure aragonite and calcite. Yearly means of these parameters were calculated for the periods 1951-2000 (historical simulation) and 2081-2100 (RCP8.5 or business-as-usual scenario) using the average values obtained from the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory's ESM 2G model (GFDL-ESM-2G; Dunne et al., 2012), the Institut Pierre Simon Laplace's CM6-MR model (IPSL-CM5A-MR; Dufresne et al., 2013) and Max Planck Institute's ESM-MR model (MPI-ESM-MR; Giorgetta et al., 2013) within the Coupled Models Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) for each grid cell of the present study area.
Die Expedition mit dem Forschungsschiff 'Sonne' (Fahrt So 258) hat zum Ziel, durch den Einsatz neuer Technologien und Experimente weitere Erkenntnisse zur Sinnesbiologie, vor allem zu Biolumineszenz der mesopelagischen Fauna zu liefern. Durch die Zusammenarbeit und Teilnahme von renommierten Wissenschaftler-Kollegen aus England, USA und Australien wird ein breites Spektrum von Methoden zum Einsatz kommen (autonome Plattformen für das Filmen und Datensammeln in Tiefen von 500-1000 m, 4 elektrophysiologische Mess-Apparaturen zur Charakterisierung der Regenration von Rhodopsin sowie die zeitlichen und räumlichen Auflösung der Retinae bzw. den Augen von Fischen, Krebsen und Tintenfischen). Weiterhin werden wir in einem Querschnitt vieler Arten durch molekularbiologische Analysen die Evolution der Tiefsee-Rhodopsine untersuchen, ein in diesem Umfang völlig neuartiges Projekt. Darüber hinaus hoffen wir, durch unsere Fänge weitere Arten und Daten zur Evolution der Teleskopaugen und ihrer speziellen optischen Eigenschaften liefern zu können. Die Gewässer des Indischen Ozeans, die die Sonne-Fahrt 258 besuchen wird, sind bisher erst wenig systematisch untersucht worden. Daher ist nicht auszuschließen, dass auch neue Spezies angetroffen werden. An Bord werden die physiologischen Experimente durchgeführt, da sie lebendes Gewebe erfordern. Diese Ergebnisse können zeitnah zur Publikation aufbereitet werden. Ansonsten werden wir für die morphologischen und molekularbiologischen Arbeiten das gefangene Material an Bord aufbereiten (präparieren, fixieren bzw. für den Transport konservieren). Die Analyse dieser Proben erfolgt in den Heimatlaboren und kann erfahrungsgemäß mehrere Jahre in Anspruch nehmen.
Am 30. Juni 2016 einigten sich das Europäische Parlament, der Rat und die Europäische Kommission auf Kernpositionen für eine neue Verordnung zur Tiefseefischerei. Damit soll unter anderem die Schleppnetzfischerei unter 800 Metern verboten werden. Neben dem Verbot von Bodenschleppnetzen wurden weitere, dringend notwendige Reformen für den Fischerei-Sektor beschlossen. So sind Stellnetze und Kiemennetze in Regionen unterhalb von 600 Meter zukünftig verboten. Für bisher nicht befischte Gebiete ist eine Verträglichkeitsprüfung erforderlich, bevor eine Fangerlaubnis für Tiefseefische erteilt wird. Außerdem müssen zukünftig auf 20 Prozent der Ausfahrten von Tiefseefischern innerhalb der EU-Gewässer und auf der Hohen See Beobachter eingesetzt werden. Bei Kontakt mit Tiefseekorallen, -schwämmen und anderen empfindlichen Tiefsee-Ökosystemen muss der Fang abgebrochen und anderswo fortgesetzt werden.
Ziele: Die physiologischen Untersuchungen an Fischen in der mesopelagischen Zone entlang des Kermadec Arcs bilden einen Beitrag zur biologischen meereswissenschaftlichen Grundlagenforschung und sind daher wichtiger Bestandteil der Analyse der Ökosysteme in den Ozeanen. Mit Hilfe der physiologischen Untersuchungen soll die Funktionsweise der Bioluminiszenz bei Tiefseefischen untersucht werden. Gleichzeitig sollen über die Physiologie Rückschlüsse auf die Lebensweise der Fische und ihre Einbindung in das Ökosystem Tiefsee gezogen werden. Die geplanten Untersuchungen sind aktuell und zum Teil innovativ und werden helfen Wissenslücken in Bezug auf das Leben in der Tiefsee zu schließen. Durch den Ersteinsatz neuer Geräte sollen darüber hinaus erstmals Langzeitaufnahmen von Bioluminiszenz- Ereignissen beobachtet werden. Der Fahrtbericht wird als Hardcopy bei der Technischen Informationsbibliothek in Hannover vorliegen und die Wochenberichte der Forschungsfahrt finden sich auf der Internetplattform des FS SONNE (BGR).